Беспалов В.И. Системы и источники энергоснабжения

Подождите немного. Документ загружается.

проникшие в промежуточный контур, не могут поступить в тепловую

сеть.

В случае неплотностей в подогревателе 3 сетевая вода поступает в

промежуточный контур 2, но не может попасть в реактор 1. Загрязне-

ния, попавшие в промежуточный контур при неплотностях в подогрева-

тельных системах, выводятся из него с помощью системы продувки 9.

Для обеспечения устойчивой работы системы продувки вода, от-

бираемая для продувки, охлаждается перед поступлением в фильтр 12.

Очищенная вода перед поступлением в промежуточный контур вновь

подогревается в теплообменнике 10.

По виду теплоносителя системы централизованного теплоснабже-

ния разделяются на водяные и паровые.

3.2. Водяные системы

Водяные системы теплоснабжения применяются двух типов: за-

крытые (замкнутые) и открытые (разомкнутые). В закрытых системах

сетевая вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как

теплоноситель, но из сети не отбирается.

В открытых системах сетевая вода частично (редко полностью)

разбирается у абонентов для горячего водоснабжения.

В зависимости от числа трубопроводов, используемых для тепло-

снабжения данной группы потребителей, водяные системы делятся на

одно-, двух-, трех- и многотрубные. Минимальное число трубопроводов

для открытой системы один, а для закрытой системы – два.

Наиболее простой и перспективной для транспорта на большие

расстояния является однотрубная бессливная система теплоснабжения.

Ее можно применить в том случае, когда обеспечивается равенство рас-

ходов сетевой воды, требуемых для удовлетворения отопительно-

вентиляционной нагрузки и для горячего водоснабжения абонентов

данного города или района [76].

Для теплоснабжения городов в большинстве случаев применяют-

ся двухтрубные водяные системы, в которых тепловая сеть состоит из

двух трубопроводов: подающего и обратного. По подающему тру-

бопроводу горячая вода подводится от станции к абонентам, по обрат-

ному трубопроводу охлажденная вода возвращается на станцию.

Преимущественное применение в городах двухтрубных систем

объясняется тем, что эти системы по сравнению с многотрубными тре-

буют меньших начальных вложений и дешевле в эксплуатации. Двух-

трубные системы применимы в тех случаях, когда всем потребителям

района требуется те· плота примерно одного потенциала. Такие условия

обычно имеют место в городах, где вся тепловая нагрузка (отопление,

вентиляция и горячее водоснабжение) может быть удовлетворена в ос-

новном теплотой низкого потенциала.

В промышленных районах, где имеется технологическая тепловая

нагрузка повышенного потенциала, могут применяться трехтрубные

системы [53], в которых два трубопровода используются как подающие,

а третий трубопровод является обратным, К каждому подающему тру-

бопроводу присоединяются однородные по потенциалу и режиму теп-

ловые нагрузки. В промышленных районах обычно к одному подающе-

му трубопроводу присоединяются отопительные и вентиляционные ус-

тановки (сезонная нагрузка), а к другому – технологические установки и

установки горячего водоснабжения. При таком решении упрощаются

методы регулирования отпуска теплоты от ТЭЦ.

В закрытых системах число параллельных трубопроводов в за-

крытой системе должно быть не меньше двух, так как после отдачи теп-

лоты в абонентских установках теплоноситель должен быть возвращен

на станцию. На рис. 3.6 показана закрытая двухтрубная водяная систе-

ма. По подающему трубопроводу 1 тепловой сети вода поступает в або-

нентские установки, а по обратному трубопроводу 11 охлажденная вода

возвращается на ТЭЦ.

В зависимости от характера тепловых нагрузок абонента и режи-

ма работы тепловой сети выбираются схемы присоединения абонент-

ских установок к тепловой сети. На рис. 3.6 показаны различные схемы

присоединения абонентов к водяной тепловой сети.

Рис. 3.6. Закрытая двухтрубная водяная система теплоснабжения

Схемы присоединений: а – О(З); б – О(ЗСС); в – О(ЗНС); г – О(Н); д– Г(АВ); е –

Г(АН); ж – О(ЗСС) Г(П); з – О(ЗСС) Г(ДС); и – О(ЗСС) Г(ДП);

к – О(ЗСС) Г(ПР); л – О(ЗССНС) Г(ДП); м –О(Н) Г(ДП): н –О(ЗСС) В(ДС); 1 – ак-

кумулятор горячей воды; 2 – воздушный кран; 3 – водоразборный кран; 4 – нагрева-

тельный прибор; 5 – обратный клапан; 6 – подогреватель горячего водоснабжения

одноступенчатый: 7. 8 – подогреватели горячего водоснабжения нижней и верхней

ступеней; 9 – отопительный подогреватель; 10 – расширительный сосуд; 11 – регу-

лятор давления; 12 – регулятор расхода; 13 – регулятор температуры воды; 14 –

регулятор отопления;

15 – элеватор; 16 – насос; 17 – подпиточный насос; 18 – сетевой насос; 19 – регу-

лятор подпитки; 20 – подогреватели сетевой воды; 21 – пиковый котел; 22 – регу-

лятор температуры воздуха; 23, 24 – воздушные калориферы нижней и верхней сту-

пеней

Схемы а–г показывают присоединение отопительных установок,

схемы д, е присоединение установок горячего водоснабжения, а схемы

ж–м показывают совместное при соединение в одном узле ото-

пительной установки и установки горячего водоснабжения, схема н –

совместное присоединение отопительной установки и вентиляции.

Такие устройства, обслуживающие отдельные здания, называются

абонентскими вводами, местными тепловыми пунктами или местными

тепловыми подстанциями (МТП).

Для обозначения различных схем присоединения отопительных и

вентиляционных установок и установок горячего водоснабжения к теп-

ловой сети в книге принята следующая индексация:

отопительные установки (О): зависимая схема (3); зависимая со

струйным смешением (3СС); зависимая с насосным смешением (ЗНС);

независимая (Н). Например, О(ЗНС) обозначает отопительную установ-

ку, при соединенную по зависимой схеме с насосным смешением; уста-

новки горячего водоснабжения (Г): параллельная (П); предвключенная

(ПР); двухступенчатая смешанная (ДС); двухступенчатая последо-

вательная (ДП); непосредственный водоразбор (НВ). Например, Г(ДП)

обозначает присоединение установок горячего водоснабжения по двух-

ступенчатой последовательной схеме; установка аккумулятора горячей

воды: верхняя (АВ), нижняя (АН); вентиляционные установки (В). На-

пример, В(ДС) обозначает присоединение вентиляционной установки

по двухступенчатой смешанной схеме.

В 60-80-х годах в крупных системах централизованного тепло-

снабжения получили широкое применение так называемые групповые

тепловые подстанции (пункты) (ГТП). На этих подстанциях осуществ-

ляется присоединение теплопотребляющих установок группы жилых и

общественных зданий микрорайона к тепловой сети.

Обычно ГТП размещаются в отдельных, предназначенных для

этой цели зданиях на некотором удалении от обслуживаемых зданий

квартала или микрорайона с целью изоляции последних от шума и виб-

раций, создаваемых насосными установками. В ГТП устанавливаются:

блок (или блоки) подогревателей горячего водоснабжения, подогрева-

тели отопления (при независимой схеме), групповая смесительная уста-

новка сетевой воды, подкачивающие насосы холодной водопроводной, а

при необходимости и сетевой воды, авторегулирующие и контрольно-

измерительные приборы.

Применение ГТП упрощает эксплуатацию вследствие уменьше-

ния количества узлов обслуживания и повышает комфорт в теплоснаб-

жаемых зданиях благодаря выносу всех насосных установок, являю-

щихся источником шума, в изолированные помещения ГТП.

При применении ГТП, с одной стороны, уменьшаются начальные

затраты на сооружение подогревательной установки горячего водо-

снабжения, насосных установок и авторегулирующих устройств благо-

даря увеличению их единичной мощности и сокращению количества

элементов оборудования, но, с другой – возрастают начальные затраты

на сооружение и эксплуатацию распределительной сети между ГТП и

отдельными зданиями, так как вместо двухтрубной сети приходится со-

оружать на этих участках четырехтрубную или как минимум трехтруб-

ную сеть (при отказе от циркуляции воды в системе горячего водоснаб-

жения), что еще больше увеличивает потери теплоты и воды в системе

горячего водоснабжения.

Оптимальная единичная расчетная тепловая нагрузка ГТП зависит

от характера планировки района застройки, а также режима работы теп-

лопотребителей и определяется на основе технико-экономических рас-

четов.

На практике находят применение две принципиально различные

схемы присоединения теплопотребляющих установок абонентов к теп-

ловой сети – зависимая и независимая. По первой схеме присоединения

вода из тепловой сети поступает непосредственно в приборы абонент-

ской установки, по второй – проходит через теплообменник, в котором

нагревает вторичный теплоноситель, используемый в абонентской ус-

тановке.

На схемах рис. 3.6 отопительные установки а-в, ж-л и н присое-

динены к тепловой сети по зависимой схеме, а отопительные установки

г и м – по независимой.

В закрытых системах теплоснабжения установки горячего водо-

снабжения присоединяются к тепловой сети только через водо-водяные

подогреватели, Т.е. по независимой схеме. При зависимых схемах при-

соединения давление в абонентской установке зависит от давления в те-

пловой сети.

При независимых схемах при соединения давление в местной сис-

теме не зависит от давления в тепловой сети.

Оборудование абонентского ввода при зависимой схеме присое-

динения проще и дешевле, чем при независимой, при этом может быть

получен несколько больший перепад температур сетевой воды в або-

нентской установке. Увеличение перепада температур воды уменьшает

расход теплоносителя в сети, что может привести к снижению диамет-

ров сети и экономии на начальной стоимости тепловой сети и на экс-

плуатационных расходах.

Основным недостатком зависимой схемы присоединения является

жесткая гидравлическая связь тепловой сети с нагревательными прибо-

рами абонентских установок, имеющими, как правило, пониженную ме-

ханическую прочность, что ограничивает пределы допускаемых режи-

мов работы системы централизованного теплоснабжения. Так, в широко

применявшихся в отопительной технике чугунных нагревательных при-

борах (радиаторах) допустимое давление не превышает 0,6. МПа; пре-

вышение указанного предела может привести к авариям в отопительных

установках. Это существенно снижает надежность и усложняет экс-

плуатацию систем теплоснабжения крупных городов, так как при боль-

шой протяженности тепловых сетей и большом числе присоединенных

абонентских установок с разнородной тепловой нагрузкой расходы во-

ды в сети и связанные с ними потери давления могут изменяться в ши-

роких пределах. При этом уровень давлений в сети может превысить

предел, допустимый для абонентских установок.

В тех случаях, когда разность между допустимым давлением в те-

плопотребляющих приборах абонентов и расчетным давлением в тепло-

вой сети невелика, даже небольшие повышения давления в тепловой се-

ти I , вызванные, например, аварийным отключением насоса на под-

станции или непроизвольным перекрытием клапана в сети, могут при-

вести к разрыву приборов в отопительных установках абонентов. Кроме

того, при независимой схеме снижаются утечки сетевой воды и легче

обнаружить возникающие в процессе эксплуатации повреждения в сис-

теме тепло· снабжения. Поэтому по условиям надежности работы сис-

тем теплоснабжения крупных городов независимая схема присоеди-

нения более предпочтительна. В тех же случаях, когда давление в теп-

ловой сети в статических условиях превышает допустимый уровень

давлений в абонентских установках, применение независимой схемы

присоединения является обязательным независимо от размеров системы

централизованного теплоснабжения.

Рассмотрим более подробно приведенные на рис. 3.6 схемы при-

соединения теплопотребляюших установок к тепловой сети.

Схема, приведенная на рис. 3.6, а, показывает зависимое присое-

динение отопительной установки. Вода из подающей линии тепловой

сети поступает через клапан регулятора расхода 12 непосредственно в

отопительную систему здания, проходит через нагревательные приборы

4 и отдает в них теплоту окружающему воздуху. Охлажденная вода по-

ступает в обратную линию тепловой сети. По такой схеме присое-

диняются обычно к тепловой сети системы водяного отопления про-

мышленных предприятий.

В том случае, когда максимальная температура воды в подающей

линии тепловой сети не превышает 95

С, по этой схеме присоединяют-

ся также отопительные системы жилых и общественных зданий. В

большинстве случаев отопительные системы жилых и общественных

зданий присоединяются к водяным тепловым сетям по зависимой схеме

со смесительным устройством (рис. 3.6, б и в).

Объясняется это тем, что по СНиП I1-33- 75 [132] для жилых зда-

ний, общежитий, школ, поликлиник, музеев и других зданий предельная

(максимальная) температура теплоносителя установлена 95

С в то

время как максимальная температура воды в подающей линии принима-

ется в большинстве случаев 150

С, причем в крупных системах тепло-

снабжения экономически может быть оправдано повышение макси-

мальной температуры сетевой воды в подающем трубопроводе до 170–

190

С.

Смесительное устройство, установленное на абонентском вводе,

подмешивает к горячей воде, поступающей из подающей линии, охлаж-

денную воду из обратной линии. В результате получается смешанная

вода более низкой температуры, чем вода в подающей линии. В качест-

ве смесительных устройств на абонентских вводах применяются струй-

ные и центробежные насосы.

На рис. 3.6, б показана зависимая схема присоединения со струй-

ным насосом (элеватором). Эта схема, получившая широкое примене-

ние в России и других странах бывшего СССР, была разработана и

предложена проф. В.М. Чаплиным еще на заре развития теплофикации в

СССР [142]. Вода из подающей линии тепловой сети поступает после

регулятора расхода (РР) /2 в элеватор /5. Одновременно в элеватор под-

сасывается часть охлажденной воды, возвращающейся из отопительной

установки в обратную линию тепловой сети. Смешанная вода подается

элеватором в отопительную систему.

Устройство струйного насоса-элеватора показано на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Водоструйный элеватор конструкции ВТН - Теплосеть Мосэнерго

1 – сопло; 2 – приемная камера; 3 – камера смешения; 4 – диффузор

Для работы элеватора необходимо иметь на абонентском вводе

значительную разность напоров между подающей и обратной линиями

теплосети, за счет которой создается повышенная скорость воды на вы-

ходе из сопла элеватора, необходимая для создания эффекта инжекции.

При потере напора в циркуляционном контуре местной отопительной

системы 1–1,5 м и обычно требующихся коэффициентах инжекции око-

ло 1,5–2,5 разность напоров подающей и обратной линий должна со-

ставлять 8–15 м. Элеватор создает практически постоянный коэффици-

ент инжекции (смешения). Поэтому расход воды в местной отопитель-

ной установке изменяется прямо пропорционально расходу сетевой во-

ды через сопло элеватора.

Основными преимуществами элеватора как смесительного уст-

ройства являются простота и надежность работы. В условиях эксплуа-

тации элеватор не требует постоянного обслуживания.

Серьезный недостаток схемы с элеваторным смешением (см. рис.

3.6, б) – отсутствие автономной, т.е. независимой от тепловой сети,

циркуляции воды в местной отопительной установке. При прекращении

подачи сетевой воды в сопло элеватора, например при аварийном вы-

ключении тепловой сети, прекращается циркуляция воды в отопитель-

ной установке, что может привести к замораживанию воды в ней. От

указанных недостатков свободна схема присоединения с центробежным

смесительным насосом (см. рис. 3.6, в). В нормальных условиях насос

16 забирает охлажденную воду из обратной линии отопительной уста-

новки и подает ее на смешение с горячей водой, поступающей через

клапан регулятора расхода РР 12 подающей линии тепловой сети.

При аварийном отключении тепловой сети насос 16 осуществляет

циркуляцию воды в отопительной установке, что предотвращает ее за-

мораживание в течение относительно длительного периода (8–12 ч).

3.3. Паровые системы теплоснабжения.

Контрольные вопросы (Модуль2)

Контрольные вопросы (блок 2)

1. Сравните водяные и паровые системы централизованного теплоснаб-

жения. Каковы их преимущества и недостатки?

2. Чем объясняется преимущественное применение при теплофикации в

России водяной системы теплоснабжения?

3. Сравните закрытые и открытые системы теплоснабжения. Каковы их

преимущества и недостатки? Область целесообразного применения ка-

ждой системы.

4. Назначение подпиточного устройства на источнике теплоты в систе-

ме водяного теплоснабжения?

5. По какому импульсу или параметру регулируется подача подпиточ-

ных насосов?

6. Каково значение групповых тепловых подстанций в водяных тепло-

вых сетях? Укажите преимущества и недостатки систем теплоснабже-

ния с групповыми тепловыми подстанциями.

7. Особенности зависимой и независимой схем присоединения теплопо-

требляющих установок абонентов к водяной тепловой сети? Области

целесообразного применения каждой из них.

8. Объясните назначение смесительных устройств в узлах присоедине-

ния отопительных установок к тепловой сети. Типы применяемых сме-

сительных устройств.

9. Каковы преимущества и недостатки струйного смесителя (элеватора)

в узле присоединения отопительной установки к водяной тепловой се-

ти?

10. Приведите схемы включения аккумуляторов горячей воды в або-

нентских установках при закрытой и открытой системах теплоснабже-

ния и объясните принцип их работы.